超聲觀察高原日光照射對(duì)正常人皮膚厚度及硬度的影響

唐遠(yuǎn)姣，唐一植，唐 雪，楊裕佳，王麗蕓，向 茜，邱 邐*

(1.四川大學(xué)華西醫(yī)院超聲科，3.胸外科，四川 成都 610041；2.航空工業(yè)三六三醫(yī)院超聲科，四川 成都 610041)

圖1 超聲測(cè)量皮膚厚度及彈性值 A.測(cè)量右側(cè)中指皮膚厚度； B.測(cè)量右側(cè)前臂皮膚SWE彈性值

研究[1]顯示，高原日光照射會(huì)對(duì)人體皮膚產(chǎn)生不利影響，不僅可引起皮膚慢性損傷，還可產(chǎn)生日光性組織形態(tài)變性,影響皮膚正常功能。皮膚組織形態(tài)改變可致皮膚厚度及相應(yīng)物理性質(zhì)如硬度發(fā)生變化。高頻超聲不僅能夠區(qū)分皮膚的不同層次，清晰顯示皮膚表皮層、真皮層及皮下脂肪層，還能定量評(píng)估皮膚厚度改變[2]。剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)是評(píng)估組織硬度的新技術(shù)，目前已用于研究肝臟、腎臟、乳腺、肌肉骨骼等正常和病變組織硬度[3-6]。本研究應(yīng)用高頻超聲及SWE評(píng)估高原日光照射對(duì)皮膚厚度及硬度的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2018年1—6月于四川大學(xué)華西醫(yī)院招募78名健康志愿者，其中高原地區(qū)志愿者30名(高原組)，男15名，女15名，年齡20～69歲，平均(42.9±10.9)歲，體質(zhì)量指數(shù)(23.95±3.33)kg/m2；非高原地區(qū)志愿者48名(非高原組)，男24名，女24名，年齡20～72歲，平均(46.8±16.5)歲，體質(zhì)量指數(shù)(23.52±3.27)kg/m2。納入標(biāo)準(zhǔn)：高原組來(lái)自高原地區(qū)常住人群，海拔≥1 500 m，均為室外工作人員，平均日照時(shí)間≥6 h，檢查依從性好；非高原組來(lái)自非高原地區(qū)常住人群，海拔<1 500 m，均為室外工作人員，平均日照時(shí)間<6 h，檢查依從性好。排除標(biāo)準(zhǔn)：①妊娠；②被測(cè)部位皮膚瘢痕；③皮膚病、風(fēng)濕免疫系統(tǒng)病、內(nèi)分泌代謝病、放化療病史；④檢查依從性差。兩組間性別、年齡及體質(zhì)量指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)審核同意，所有志愿者均知情同意。

1.2 儀器與方法 采用聲科SuperSonic Imagine Aixplorer彩色超聲診斷儀，線(xiàn)陣探頭，頻率4～15 MHz，選擇“superficial MSK”條件，深度調(diào)節(jié)至≤2 cm，F(xiàn)ocus調(diào)節(jié)至皮膚層水平。

參照Moore等[7]方法，選4個(gè)部位測(cè)量皮膚厚度及彈性，包括右側(cè)中指(中節(jié)指骨背側(cè))、右側(cè)前臂(前臂背側(cè)，距離尺骨莖突近端約10 cm)、前胸壁(胸骨角和胸骨切跡之間)和腹壁(劍突遠(yuǎn)端約10 cm)。檢查右側(cè)中指、右側(cè)前臂時(shí)，囑受檢者將手和前臂平放于檢查床，手掌向下，完全放松各關(guān)節(jié)呈自然彎曲狀態(tài)；檢查前胸壁、腹壁時(shí)，囑受檢者仰臥于檢查床，雙手置于兩側(cè)，放松肩部。于探頭表面涂適量耦合劑，探頭垂直于皮膚，不施加任何壓力，使皮膚層與探頭之間由耦合劑填充，注意耦合劑內(nèi)避免氣泡產(chǎn)生。測(cè)量時(shí)囑受檢者屏氣，先測(cè)量皮膚層厚度，包括表皮層和真皮層(圖1A)，每個(gè)部位測(cè)量3次，取平均值；然后將彈性模量scale調(diào)至0～100 kPa，移動(dòng)ROI位置使皮膚層位于ROI中間，當(dāng)圖像穩(wěn)定5 s左右時(shí)，凍結(jié)圖像。調(diào)節(jié)取樣框直徑大小，保證取樣框包含表皮與真皮的完整結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)自動(dòng)生成皮膚層的硬度值，包括最大彈性值(Emax)、平均彈性值(Emean)、最小彈性值(Emin)及彈性值標(biāo)準(zhǔn)差(Esd)，見(jiàn)圖1B。每個(gè)部位測(cè)量3次，取平均值。

正常皮膚超聲表現(xiàn)：淺層高回聲為表皮層與耦合劑交界，中間帶狀中等回聲為真皮層，深層線(xiàn)狀高回聲為真皮層與皮下組織的交界[8-9]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示，2組間計(jì)量資料比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；選取高原組與非高原組皮膚厚度及硬度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)行診斷性試驗(yàn)，并繪制ROC曲線(xiàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2組皮膚厚度及彈性值比較 高原組右側(cè)中指皮膚厚度、Emax、Emean、Emin及Esd，右側(cè)前臂皮膚Emax、Emean及Emin，前胸壁皮膚Emax、Emean及Emin，腹壁皮膚Emax、Emean、Emin及Esd均大于非高原組(P均<0.05)；前胸壁、腹壁皮膚厚度均小于非高原組(P均<0.05)；2組間右側(cè)前臂皮膚厚度、Esd和前胸壁Esd差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見(jiàn)表1。

2.2 診斷性試驗(yàn)及ROC曲線(xiàn) 腹壁皮膚Emax、Emean及Emin診斷高原地區(qū)皮膚的ROC曲線(xiàn)AUC均>0.95。以腹壁皮膚Emax=13.30 kPa、Emean=12.45 kPa、Emin=11.50 kPa為界值，診斷高原地區(qū)皮膚的敏感度均為100%，特異度分別為85.40%、87.50%及85.40%。右側(cè)中指皮膚厚度、Emax、Emean、Emin、Esd,右側(cè)前臂及前胸壁皮膚Emax、Emean、Emin,腹壁Esd診斷高原地區(qū)皮膚ROC曲線(xiàn)AUC為0.70～0.87，前胸壁及腹壁皮膚厚度診斷高原地區(qū)皮膚的AUC最小，分別為0.19及0.25，見(jiàn)表2、圖2。

3 討論

到達(dá)地面的日光光譜主要由紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)組成。高原地區(qū)紫外線(xiàn)強(qiáng)烈，可刺激皮膚，導(dǎo)致炎性因子釋放，誘發(fā)皮膚的炎癥反應(yīng)，如皮膚紅斑、腫脹、高原性皮炎等[10]；還可造成膠原蛋白和彈性蛋白降解，引起皮膚的光老化，表現(xiàn)為皮膚粗糙、增厚、干燥，皺紋形成、色素沉著、毛細(xì)血管擴(kuò)張，甚至形成腫瘤等[11]。可見(jiàn)光的穿透能力強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間高原日光照射也會(huì)引起皮膚炎癥反應(yīng)和光老化[12]。紅外線(xiàn)會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)粒體功能障礙，促進(jìn)膠原蛋白降解和產(chǎn)生減少[13]。長(zhǎng)期的陽(yáng)光照射可引起皮膚表皮層增厚，真皮內(nèi)膠原纖維減少，彈力纖維增多[14]。

應(yīng)用高頻超聲對(duì)皮膚厚度和彈性進(jìn)行測(cè)量，具有準(zhǔn)確率高、分辨率高、可重復(fù)性好、無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射等優(yōu)點(diǎn)[2，15]，可彌補(bǔ)臨床醫(yī)師肉眼觀察皮膚厚度的主觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確率欠佳等缺點(diǎn)，已有學(xué)者[2，16-18]將其用于正常人皮膚及病變皮膚如硬皮病、鮮紅斑痣、彌漫性硬化癥等的研究。目前高頻超聲在皮膚病的診斷與療效評(píng)價(jià)方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。本研究應(yīng)用高頻超聲測(cè)量皮膚厚度，發(fā)現(xiàn)高原組與非高原組不同部位皮膚厚度有差異，高原組右側(cè)中指皮膚厚度較非高原組增大，前胸壁及腹壁皮膚厚度較非高原組減小，可能與不同部位皮膚接受高原日光照射的時(shí)間和強(qiáng)度、不同人群生活和工作的地理位置和環(huán)境等有關(guān)。

表1 高原組與非高原組皮膚厚度及SWE彈性值比較(±s)

表1 高原組與非高原組皮膚厚度及SWE彈性值比較(±s)

組別右側(cè)中指皮膚厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原組(n=30)1.27±0.2448.74±14.2845.23±13.4442.37±12.741.76±1.13非高原組(n=48)1.10±0.1534.68±10.5532.87±9.7631.13±9.151.08±0.82t值3.614.994.704.523.11P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01組別右側(cè)前臂皮膚厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原組(n=30)1.43±0.2723.70±5.6822.29±4.9121.22±4.630.65±0.45非高原組(n=48)1.48±0.2215.37±6.4614.55±6.1113.79±5.740.46±0.49t值-0.945.795.865.981.73P值0.35<0.01<0.01<0.010.09組別前胸壁皮膚厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原組(n=30)1.68±0.3232.71±11.9231.27±11.3430.20±11.230.80±0.10非高原組(n=48)2.04±0.3119.27±6.3218.14±6.0617.01±5.780.65±0.08t值-4.925.705.845.961.14P值<0.01<0.01<0.01<0.010.26組別腹壁皮膚厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原組(n=30)1.96±0.3622.19±12.1520.93±12.0519.78±11.700.64±0.36非高原組(n=48)2.23±0.289.72±3.599.00±3.108.40±2.800.34±0.29t值-3.655.475.325.234.07P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01

圖2 腹壁Emax(A)、Emean(B)及Emin(C)診斷高原地區(qū)皮膚的ROC曲線(xiàn)

表2 不同部位各參數(shù)診斷高原地區(qū)皮膚的效能

在測(cè)量皮膚硬度方面，臨床通常采用醫(yī)師觸摸查體及各種評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行判斷，存在操作者依賴(lài)性強(qiáng)、主觀性強(qiáng)、評(píng)估準(zhǔn)確率欠佳、皮膚受累較輕部位不敏感等缺點(diǎn)。有學(xué)者[19]應(yīng)用邵氏硬度計(jì)測(cè)量皮膚硬度，測(cè)試和校準(zhǔn)相對(duì)復(fù)雜，且邵氏硬度是一個(gè)綜合值，包含多個(gè)相互影響的參數(shù)，不能單一進(jìn)行修約、補(bǔ)償?shù)取WE是基于瞬時(shí)剪切波自動(dòng)生成和分析的一種新的彈性成像技術(shù)。組織越硬，剪切波傳播速度越快，彈性值越大；反之，組織越軟，彈性值越小。已有學(xué)者[18,20-21]將超聲彈性成像技術(shù)用于測(cè)量正常人皮膚硬度及病變皮膚硬度改變。本研究中，高原組4個(gè)部位皮膚硬度均大于非高原組，提示高原日光照射會(huì)導(dǎo)致皮膚硬度增加，原因可能與高原地區(qū)長(zhǎng)期日光照射引起皮膚炎癥反應(yīng)和光老化以及皮膚各種組織學(xué)改變有關(guān)。

在診斷效能方面，本研究發(fā)現(xiàn)腹壁皮膚彈性值Emax、Emean及Emin診斷高原地區(qū)皮膚病的效能最高，AUC均>0.95，其診斷敏感度均達(dá)100%，特異度均>85%。可能原因在于腹壁皮下脂肪層較其他部位厚，距離骨骼最遠(yuǎn)，皮膚彈性值測(cè)量所受影響最小，提示應(yīng)用SWE對(duì)正常或病變皮膚進(jìn)行皮膚硬度評(píng)估時(shí)，應(yīng)盡量選擇診斷效能較高的部位和參數(shù)。SWE技術(shù)較高頻超聲技術(shù)能更加敏感地反映高原日光照射對(duì)皮膚的影響，且腹壁彈性值的敏感度最高。

綜上所述，高原日光照射可致皮膚厚度改變和皮膚硬度增加；腹壁皮膚彈性值Emax、Emean及Emin的診斷效能最高。